未来的电子元件将微小到分子级别。这些微小的元件将取代目前硅晶的地位,成为计算机处理器的核心。马克思˙普朗克研究所正在研究的一种被称为石墨烯的纳米级碳纤维。位于柏林的弗里茨-哈勃-研究所,是马克思˙普朗克研究所旗下的机构。该机构展示了一种纳米导线,可以在分子级别的晶体管或其他元件之间传递电流。这种极细的导线由一条石墨烯窄带组成。研究人员用扫描隧道显微镜,在不同长度和电流的强度的条件下,测量其导电系数。“通过实验我们可以了解,电流在石墨烯纳米带上会产生什么效果”,研究人员解释说。
首先,研究人员要确定,他们的纳米导线是否是完美的导体,导线长度是否会影响其导电性能。为此,研究人员必须进行一种颇为棘手的实验:他们要在不同的电压下,观察石墨烯带在不同长度下的电流。因此研究人员要用一条石墨烯带,将扫描隧道显微镜的尖端与一块黄金的表面相连。
在电压较高的情况下,石墨烯带很容易烧毁“,马提亚斯˙科赫(MatthiasKoch)说,此次试验即是他博士论文的主题。”虽然我们在试验中掌握了一些窍门,但也要尝试多次,才能成功将二者相连。“
测量发现,电流经过石墨烯的方式与经过铜线不同。电子在石墨烯中以量子的隧道效应方式的通过。而经典物理学认为只有量子才能以此方式通过,这对于其它物质是一重无法跨越的屏障。
需要跨越的距离越远,到达另一端的电子就越少。”因此,纳米导线的导电性与其长度相关“,科赫说。以隧道效应通过的电子,远远少于同等条件下使用传统导体通过的电子。
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